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基于生成对抗网络的到达时间差估计器 被引量:1
1
作者 代浩阳 呼德 《信号处理》 北大核心 2025年第9期1581-1590,共10页
到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)是重要的声学空间特征,其广泛应用于多通道声信号处理任务中。传统的TDOA估计器,如广义互相关-相位变换(Generalized Cross-Correlation with Phase Transform,GCCPHAT)方法,在理想声学环... 到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)是重要的声学空间特征,其广泛应用于多通道声信号处理任务中。传统的TDOA估计器,如广义互相关-相位变换(Generalized Cross-Correlation with Phase Transform,GCCPHAT)方法,在理想声学环境下表现优异,但在低信噪比、高混响等复杂场景中性能却显著下降。近来,随着深度学习技术的快速发展,涌现出一批基于数据驱动的TDOA估计器,其估计精度较高,但对强噪声与高混响的鲁棒性仍有限。为此,本文提出了一种基于生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)的TDOA估计器,通过对抗训练机制增强模型在低信噪比和高混响环境下的鲁棒性。本文的创新性主要体现在:首次基于GAN框架实现TDOA估计,通过生成器与判别器的对抗训练机制,显著提升了模型的泛化性能;生成器先采用门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)对原始音频进行扩维处理,并基于GCC-PHAT变换提取互相关特征,以增强模型对时延信息的敏感性;判别器则基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)构建,通过多层卷积结构提取输入信号的高维特征,结合输入的TDOA真值或预测值,输出置信度评分;生成器同时优化交叉熵损失和对抗损失,判别器则同时提升对真实TDOA及生成器预测TDOA的鉴别能力。上述设计参考了Wasserstein GAN(WGAN)的思想,将判别器输出的置信度评分作为生成器损失函数的一部分,这不仅可以提升模型训练的稳定性,还能克服模式崩溃等问题,也能提升传统单一损失函数、单一训练模式的性能上限。为验证所提方法的有效性,我们在公开数据集上进行了对比实验,对比方法包括经典的GCC-PHAT方法以及最新的深度学习TDOA估计器。实验结果表明,所提方法在低信噪比、高混响环境中表现优异,其TDOA估计精度显著优于对比方法。 展开更多
关键词 到达时间差 声源定位 生成对抗网络
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到达时间差与扫描时间差定位精度分析 被引量:1
2
作者 邓兵 姚山峰 +2 位作者 杨宇翔 贺青 欧阳鑫信 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期249-255,共7页
针对静止或者慢速运动的周期性旋转扫描雷达目标定位,提出一种基于到达时间差与扫描时间差联合的无源定位方法。首先介绍该体制的基本定位原理及定位模型,并给出闭式求解算法,再推导其定位克拉美罗界,最后分析测量参数精度、观测平台高... 针对静止或者慢速运动的周期性旋转扫描雷达目标定位,提出一种基于到达时间差与扫描时间差联合的无源定位方法。首先介绍该体制的基本定位原理及定位模型,并给出闭式求解算法,再推导其定位克拉美罗界,最后分析测量参数精度、观测平台高度计位置误差对目标定位精度的影响,仿真结果表明:通过提高到达时间差和扫描时间差角度信息参数测量精度、增大站间基线长度、减小平台位置误差等能够明显提升目标定位精度,并且在到达时间差为20 ns、扫描角时间误差等效为0.001°的情况下,距离接收站连线中心450 km处,扫描周期为3 s的目标辐射源定位精度可以达到50 m,具有较好的实际应用价值。 展开更多
关键词 到达时间差 扫描时间差 定位精度 克拉美罗界 无源定位
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一种线性校正到达时间差定位算法 被引量:13
3
作者 朱国辉 冯大政 +1 位作者 周延 赵海霞 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期85-90,共6页
针对到达时间差(TDOA)定位中出现的非线性估计问题,该文提出一种线性校正TDOA定位算法。首先将高度非线性的TDOA定位方程组转化为一组关于辐射源位置的伪线性方程,利用加权最小二乘(WLS)估计进行初始求解;然后在此基础上通过一阶泰勒级... 针对到达时间差(TDOA)定位中出现的非线性估计问题,该文提出一种线性校正TDOA定位算法。首先将高度非线性的TDOA定位方程组转化为一组关于辐射源位置的伪线性方程,利用加权最小二乘(WLS)估计进行初始求解;然后在此基础上通过一阶泰勒级数展开把伪线性方程组转化为关于估计偏差的线性加权最小二乘问题并进行求解,分析了所提算法在测量误差较小时的有效性。最后提出了一种基于加权最小二乘估计的恒加速度运动辐射源的定位方法,相应的估计性能在测量误差较小时也接近克拉美罗界(CRLB)。计算机仿真结果验证了该算法的有效性。 展开更多
关键词 信号处理 无源定位 到达时间差 加权最小二乘估计 线性校正 恒加速度
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基于到达时间差的两步最小二乘定位算法 被引量:7
4
作者 谢胜东 胡爱群 +1 位作者 黄毅 姜禹 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1157-1161,共5页
为了提高单目标定位的精度,以到达时间差为物理量,提出了一种两步最小二乘定位算法(TSLS).TSLS首先基于普通线性最小二乘估计模型,采用线性纠正最小二乘定位算法(LCLS)获得目标节点位置的估计值;然后计算出目标节点到达不同基站的距离差... 为了提高单目标定位的精度,以到达时间差为物理量,提出了一种两步最小二乘定位算法(TSLS).TSLS首先基于普通线性最小二乘估计模型,采用线性纠正最小二乘定位算法(LCLS)获得目标节点位置的估计值;然后计算出目标节点到达不同基站的距离差,并用该距离差来近似实际距离差;最后基于约束总体最小二乘估计模型,利用约束总体最小二乘定位算法(CTLS)对目标节点位置进行二次估计.由于TSLS本质上是通过减少CTLS的矩阵误差来提高CTLS的性能,因此可以看成是一种增强型CTLS算法.仿真分析表明,TSLS算法的总体性能要优于CTLS算法和LCLS算法. 展开更多
关键词 单目标定位 到达时间差 两步最小二乘 定位精度
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干扰源定位中到达时间差参数估计方法 被引量:5
5
作者 李宁 曹祯 +1 位作者 邓中亮 韩可 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期994-997,共4页
卫星干扰源定位技术的关键之一是定位参数的测量。目前传统的定位时延估计算法无法满足在低信噪比环境下的到达时间差(time difference of arrival,TDOA)参数估计。为了进一步提高定位性能,提出了基于四阶累积量的最小均方误差算法(leas... 卫星干扰源定位技术的关键之一是定位参数的测量。目前传统的定位时延估计算法无法满足在低信噪比环境下的到达时间差(time difference of arrival,TDOA)参数估计。为了进一步提高定位性能,提出了基于四阶累积量的最小均方误差算法(least mean square algorithm based on fourth-order cumulant,CUM-LMS),在使用四阶累积量进行时延估计的基础上,提取峰值信息,计算均方误差,得到准确的TDOA参数。实验结果表明,所提出的算法有效地提高了时延参数估计的性能。 展开更多
关键词 干扰源定位 到达时间差 四阶累积量 信噪比
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基于遗传-拟牛顿混合算法的到达时间差定位 被引量:7
6
作者 史洪宇 贺前华 魏晓慧 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第11期220-222,共3页
结合遗传算法的群体搜索性和拟牛顿迭代法的局部细致搜索性,提出一种基于遗传-拟牛顿混合算法的到达时间差定位方法。该方法利用遗传算法进行全局迭代,当收敛结果达到满意值后将其作为拟牛顿迭代的初始值继续迭代,直至得到精确解,由此... 结合遗传算法的群体搜索性和拟牛顿迭代法的局部细致搜索性,提出一种基于遗传-拟牛顿混合算法的到达时间差定位方法。该方法利用遗传算法进行全局迭代,当收敛结果达到满意值后将其作为拟牛顿迭代的初始值继续迭代,直至得到精确解,由此克服遗传算法后期搜索效率低以及拟牛顿法对初始值敏感的缺陷。仿真结果表明,在参数设置合理的前提下,相比遗传算法和拟牛顿法,该混合算法性能稳定,具有较快的定位速度和较高的定位精度。 展开更多
关键词 定位 遗传算法 拟牛顿算法 到达时间差 测量误差
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基于文化鱼群算法的到达时间差定位技术 被引量:5
7
作者 高洪元 于雪梅 赵忠凯 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第14期137-139,共3页
针对到达时间差(TDOA)定位估计中的非线性最优化问题,在鱼群算法中引入文化机制设计基于实数编码的文化鱼群算法,将Chan算法的解作为文化鱼群的一个个体初始位置,并利用文化鱼群算法搜索TDOA定位的最优坐标。仿真结果表明,该技术性能稳... 针对到达时间差(TDOA)定位估计中的非线性最优化问题,在鱼群算法中引入文化机制设计基于实数编码的文化鱼群算法,将Chan算法的解作为文化鱼群的一个个体初始位置,并利用文化鱼群算法搜索TDOA定位的最优坐标。仿真结果表明,该技术性能稳定,在鱼群规模较小的情况下能快速鲁棒地找到逼近全局最优点的解,并且具有较快的搜索速度和较高的搜索精度。 展开更多
关键词 到达时间差 无线定位 文化鱼群算法 最大似然估计 CHAN算法
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基于多节点到达时间差的相对位姿测量系统 被引量:4
8
作者 赵慎 乔纯捷 王跃科 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2013年第3期194-198,共5页
在AUV对接逼近阶段,光学成像敏感器位姿测量性能受水下杂散光干扰和姿态角增加而降低。针对这个问题,提出一种新的基于多节点信号到达时间差的相对位姿测量方法。对接平台配置多个声发射换能器,同步发射具有多址能力的声信号;AUV配置多... 在AUV对接逼近阶段,光学成像敏感器位姿测量性能受水下杂散光干扰和姿态角增加而降低。针对这个问题,提出一种新的基于多节点信号到达时间差的相对位姿测量方法。对接平台配置多个声发射换能器,同步发射具有多址能力的声信号;AUV配置多接收换能器,利用测量的到达时间差结合换能器节点的几何位置关系,通过线性迭代直接解算AUV与对接平台之间的相对位姿,保证定位精度,节省运算开销。仿真结果表明,所提出测量算法精度高,能够满足水下对接逼近阶段的相对位姿测量需求。 展开更多
关键词 AUV水下对接 相对位姿 多节点测量 到达时间差 线性迭代
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基于改进樽海鞘群算法的到达时间差定位 被引量:3
9
作者 马一鸣 石志东 +2 位作者 赵康 贡常磊 单联海 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期238-249,共12页
针对室内到达时间差(time difference of arrival,TDOA)位置估计中的非线性最优化问题,提出用改进的樽海鞘群算法搜索目标位置.通过选择最优主基站构造改进的适应度函数,使适应度函数可以更好地反映解的优劣程度,提高了搜索精度.在初始... 针对室内到达时间差(time difference of arrival,TDOA)位置估计中的非线性最优化问题,提出用改进的樽海鞘群算法搜索目标位置.通过选择最优主基站构造改进的适应度函数,使适应度函数可以更好地反映解的优劣程度,提高了搜索精度.在初始樽海鞘种群中引入近似解,使全局搜索的步骤得到简化,加快了算法前期收敛速度.采用自适应跟随策略更新追随者位置,解决局部开发低效问题,加快了算法后期收敛速度.仿真结果表明,基于改进樽海鞘群算法的TDOA定位技术相比其他元启发式算法具有更高的定位精度和更快的收敛速度. 展开更多
关键词 室内定位 到达时间差 樽海鞘群算法 元启发式算法
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基于相参脉冲时频估计的到达时间差精确估计算法研究 被引量:3
10
作者 龚享铱 杨广平 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期1058-1060,共3页
在介绍了利用到达时间差进行多站无源定位的方法后,该文在高精度定位要求下讨论了现有到达时间差估计方法,针对相参脉冲雷达信号提出了一种简化的时频相关方法:频率补偿到达时间差估计算法,避免了频率-时间二维搜索计算。这种方法具有... 在介绍了利用到达时间差进行多站无源定位的方法后,该文在高精度定位要求下讨论了现有到达时间差估计方法,针对相参脉冲雷达信号提出了一种简化的时频相关方法:频率补偿到达时间差估计算法,避免了频率-时间二维搜索计算。这种方法具有估计精度高、计算量小、适用条件宽的优点。仿真试验验证了上述结论。 展开更多
关键词 无源定位 到达时间差 时频相关 频率补偿
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到达时间差(TDOA)测向定位研究 被引量:33
11
作者 朱庆厚 《电讯技术》 2007年第1期53-56,共4页
主要阐述时差测向和时差定位的基本原理、时差定位的优点和时差定位难点的解决方法。
关键词 辐射源 到达时间差 测向 定位
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基于互TK能量算子的到达时间差估计 被引量:2
12
作者 陈奎 徐钊 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第14期84-86,共3页
借鉴TK算子的优点,提出一种基于互TK能量算子的信号到达时间差(TDOA)的估计方法。该方法通过相似度的峰值可以直接获得一个统计独立的TDOA估计。采用超宽带信号进行仿真实验,结果表明,该方法适用于无线定位中TDOA参数的估计,性能优于互... 借鉴TK算子的优点,提出一种基于互TK能量算子的信号到达时间差(TDOA)的估计方法。该方法通过相似度的峰值可以直接获得一个统计独立的TDOA估计。采用超宽带信号进行仿真实验,结果表明,该方法适用于无线定位中TDOA参数的估计,性能优于互相关估计算法。 展开更多
关键词 互TK能量算子 时延估计 到达时间差
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量子定位系统中符合计数与到达时间差的获取 被引量:6
13
作者 丛爽 宋媛媛 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1834-1843,共10页
基于MATLAB图形用户界面接口(GUI),采用软件设计方式,实现量子纠缠光信号的采集,以及对采集到的两路量子纠缠光信号的符合算法。通过对符合算法中不同的符合门宽、采集时间和延时增加步长3个重要参数的性能实验,优化和确定各参数的选值... 基于MATLAB图形用户界面接口(GUI),采用软件设计方式,实现量子纠缠光信号的采集,以及对采集到的两路量子纠缠光信号的符合算法。通过对符合算法中不同的符合门宽、采集时间和延时增加步长3个重要参数的性能实验,优化和确定各参数的选值。通过对量子纠缠光符合计数与到达时间差(TDOA)的研究,完成地面数据获取与信息处理模块的设计与实现。设计并实现了时间差拟合的仿真平台。实验结果达到了期望的精度和效率的需求。 展开更多
关键词 自发参量下转换 量子纠缠光 到达时间差(TDOA) 符合计数 曲线拟合
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非视距环境下改进的到达时间差定位算法 被引量:2
14
作者 宋玉 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2008年第5期99-101,共3页
经典的定位算法都是基于无线环境为视距环境(LOS),但在实际信道环境中,由于存在反射、折射等从而导致传播环境为非视距的情况,因此经典定位算法应用于实际信道环境中必然会导致较大的定位误差。提出一种消除非视距影响的TDOA算法,本算... 经典的定位算法都是基于无线环境为视距环境(LOS),但在实际信道环境中,由于存在反射、折射等从而导致传播环境为非视距的情况,因此经典定位算法应用于实际信道环境中必然会导致较大的定位误差。提出一种消除非视距影响的TDOA算法,本算法采用校正因子的方法,通过逐步的迭代,从而消除非视距的影响,仿真表明,在非视距环境下,该算法的确比常规算法能够提高定位精度,且运算量较小。 展开更多
关键词 校正因子 迭代算法 最大似然方法 非视距 到达时间差
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基于到达时间差和频率差信息的机载无源定位方法 被引量:1
15
作者 乔梁 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2013年第2期150-153,共4页
提出了一种利用到达频率差和到达时间差信息的机载无源定位方法,分析了定位算法在单次测量定位时的精度和可观测性,计算机仿真结果验证了该方法的正确性和有效性.
关键词 无源定位 多普勒频率 到达时间差
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水声传感器网络信号到达时间差目标定位的最小二乘法估计性能 被引量:17
16
作者 王领 申晓红 +2 位作者 康玉柱 花飞 王海燕 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期542-551,共10页
为解决水声传感器网络中测量误差和传感器节点位置误差同时存在时的目标定位问题,提出一种双误差模型下基于加权整体最小二乘方法。建立双误差条件下的信号到达时间差目标定位模型,采用加权整体最小二乘法对该模型进行求解,并推导权值... 为解决水声传感器网络中测量误差和传感器节点位置误差同时存在时的目标定位问题,提出一种双误差模型下基于加权整体最小二乘方法。建立双误差条件下的信号到达时间差目标定位模型,采用加权整体最小二乘法对该模型进行求解,并推导权值的表达式。所提算法模型与实际符合性更好,且利用了测量误差方差和传感器节点位置误差方差的先验信息,以迭代方法得到最终的目标位置估计值。在模拟测量误差和传感器节点位置误差同时存在情况下对该方法进行仿真与水池试验验证,结果表明所提基于加权整体最小二乘的目标定位方法具有良好的定位性能。 展开更多
关键词 水声传感器网络 目标定位 信号到达时间差 加权整体最小二乘法 CHAN算法 估计性能
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基于改进双向测距-到达时间差定位算法的超宽带定位系统 被引量:38
17
作者 卞佳兴 朱荣 陈玄 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2017年第9期2496-2500,2511,共6页
针对传统无线定位技术在室内定位精度不高的问题,设计实现了一种基于超宽带(UWB)技术的室内定位系统。首先,提出了定位服务器与移动端APP实时交互的系统结构,解决室内移动人员自主定位与导航的问题。其次,在双向测距(TWR)算法中增加一... 针对传统无线定位技术在室内定位精度不高的问题,设计实现了一种基于超宽带(UWB)技术的室内定位系统。首先,提出了定位服务器与移动端APP实时交互的系统结构,解决室内移动人员自主定位与导航的问题。其次,在双向测距(TWR)算法中增加一条无线电信息以减小时钟偏移引起的测距误差,从而提高算法性能。最后,将通过到达时间差(TDOA)定位算法得到的双曲面方程组进行线性化处理后结合Jacobi迭代法完成求解,避免了使用标准TDOA定位算法难以直接解算的情况。经测试,该系统在楼道房间等场景中能稳定工作且定位误差控制在30 cm以内,相比基于WiFi、蓝牙等技术的定位系统在定位精度上提高了10倍左右,能够满足在复杂室内环境中的精确移动定位需求。 展开更多
关键词 室内定位 超宽带 双向测距 到达时间差
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基于信号到达时间差的超宽带室内定位算法 被引量:19
18
作者 曾玲 彭程 刘恒 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2018年第A01期135-139,共5页
超宽带(UWB)信号具有极大的带宽和极高的时间分辨率,非常适合室内精确定位,基于信号到达时间差(TDOA)的定位算法是UWB定位的首选方法。针对非视距(NLOS)环境下定位精度低的问题,提出了一种结合Chan算法对非视距误差进行鉴别和消减的TDO... 超宽带(UWB)信号具有极大的带宽和极高的时间分辨率,非常适合室内精确定位,基于信号到达时间差(TDOA)的定位算法是UWB定位的首选方法。针对非视距(NLOS)环境下定位精度低的问题,提出了一种结合Chan算法对非视距误差进行鉴别和消减的TDOA定位算法。首先,利用Chan算法估计出移动目标的初始位置并计算出TDOA测量误差,然后对比误差门限进行NLOS鉴别和消减,最后再次使用Chan算法计算出移动目标的精确位置。仿真实验表明,增加定位基站个数、减小信号测量噪声和非视距误差,可以有效提高定位精度;与Chan算法相比,改进算法:在只有一个非视距基站的情况下,均方根误差平均减小了39. 55%;在有三个非视距基站的情况下,均方根误差平均减小了56. 06%。该算法具有更高的定位精度。 展开更多
关键词 室内定位 超宽带 到达时间差 非视距 CHAN算法
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一种改进的到达时间差无线定位算法研究 被引量:3
19
作者 王文秀 董峰 +1 位作者 张昊洋 岑懿群 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第21期258-262,共5页
提出一种有效传输速度的概念,针对到达时间差(TDOA)中的部分不足进行弥补和改进,对样本数据进行非视距场景进行分析。最终,对移动终端定位结果进行误差分析;并与原TDOA结果进行比对。有效速度在单位固定的情况下,考虑到终端在地面的高... 提出一种有效传输速度的概念,针对到达时间差(TDOA)中的部分不足进行弥补和改进,对样本数据进行非视距场景进行分析。最终,对移动终端定位结果进行误差分析;并与原TDOA结果进行比对。有效速度在单位固定的情况下,考虑到终端在地面的高度几乎不超过50 m,因此,算法对有效速度进行限定高度误差修正的方式获取,并选取小数点后两位结果。提出的改进TDOA无线定位算法可得到较为精确的定位结果。样本有五组数据,每组1 100个终端数据,最终误差均值可在0.5 m以内。如果对高度限定更加严格,或者对有效速度更多有效位数的保留,将得到更为精确的定位结果。 展开更多
关键词 到达时间差(TDOA) 限定高度误差法 有效传输速度
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基于到达时间差直方图的信号分选算法研究 被引量:12
20
作者 杨翔 顾洪宇 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期2762-2768,共7页
到达时间差(TDOA)直方图分析是电子支援侦察雷达信号主分选的基础;相关信号分选算法的性能与TDOA直方图脉冲重复间隔(PRI)检测门限的设定密切相关。为揭示PRI检测门限与TDOA直方图参数之间的关系,解决传统PRI检测门限依靠经验设定、无... 到达时间差(TDOA)直方图分析是电子支援侦察雷达信号主分选的基础;相关信号分选算法的性能与TDOA直方图脉冲重复间隔(PRI)检测门限的设定密切相关。为揭示PRI检测门限与TDOA直方图参数之间的关系,解决传统PRI检测门限依靠经验设定、无法灵活调整的问题,该文从分析TDOA直方图与脉冲序列的统计性质入手,推导了直方图稳定PRI、抖动PRI和参差PRI检测门限的解析表达式,提出了基于TDOA直方图PRI检测的信号分选算法,并通过仿真验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 信号处理 信号主分选 到达时间差直方图 脉冲重复间隔检测门限
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